JPH06142926A - ウィービング溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 母材開先部分の溶接に際し、母材の熱歪みを
防止しつつ溶接部分の肉盛り量を増大させる。 【構成】 溶接トーチ６と、この溶接トーチ６を駆動す
る同一の第１駆動軸４に固定された主ワイヤ送給口７お
よび上記の第１駆動軸４に固定されながら、なおかつ独
立した第２駆動軸１１にて作動する冷却ワイヤ送給口１
３からなる溶接ウィービング装置を用い、溶接母材の中
心溶接線Ａを基準として溶接トーチ６、主ワイヤ送給口
７および冷却ワイヤ送給口１３の相対的な移動を行いつ
つ溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はフィラーワイヤを用い
たイナートガスタングステンアーク溶接（以下、ＴＩＧ
溶接という）を効率よく行うことのできるウィービング
溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶接しようとする母材の開先にフ
ィラーワイヤを用いてＴＩＧ溶接する場合、ＴＩＧ溶接
時のアーク熱によって、ワイヤを溶融させ、溶融したワ
イヤで母材の開先の一部を肉盛りし、その際トーチおよ
びワイヤを左右にウィービングすることによって開先全
体を溶接している。

【０００３】このようなＴＩＧ溶接の場合、アーク熱で
フィラーワイヤ（以下、主ワイヤという）のみを溶融さ
せて溶接するので、主ワイヤが溶融した部分しか肉盛り
されず効率が悪くなる。また、アーク熱および溶融した
ワイヤの熱によって、母材が加熱されすぎて、母材に熱
歪みが生じるなどの問題があった。このような問題を防
止する方法として、主ワイヤの溶融によって母材の開先
に形成された溶融池に主ワイヤとは別のフィラワイヤ、
例えば冷却ワイヤを挿入し、溶融池の熱で冷却ワイヤを
溶融させ、開先の肉盛り量を多くするとともに、溶融池
に冷却ワイヤを挿入して溶融池の冷却を行うことによっ
て、母材に熱歪みの生じることを防止していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ＴＩＧ溶接を行うときに使用するＴＩＧ溶接装置は、そ
の小型化がすすめられているが、同一軸上に例えばトー
チ、主ワイヤ送給装置、冷却ワイヤ送給装置などが混載
されたものが多くなり、このためＴＩＧ溶接装置として
の制御技術を難しくしていた。

【０００５】本発明者らは上記に鑑みて、ＴＩＧ溶接装
置における装置全体の小型化とともに、主ワイヤと冷却
ワイヤの作動について検討の結果、この発明に至ったも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明は溶接ト
ーチと該溶接トーチを駆動する同一の駆動機構に固定さ
れた主ワイヤのワイヤ送給口、および上記同一の駆動機
構に固定され、なお且つ独立した他の駆動機構にて作動
する冷却ワイヤのワイヤ送給口とからなる溶接ウィービ
ング装置による母材の溶接を、上記主ワイヤのワイヤ送
給口と冷却ワイヤのワイヤ送給口の移動距離を溶接母材
の溶接線を基準として相対的に設定する相対移動モード
あるいは上記両ワイヤ送給口の移動距離を夫々別個に設
定する絶対移動モードによって行うことを特徴とする溶
接方法を提供するものである。

【０００７】

【作用】この発明は、上記したように、溶接トーチと、
該溶接トーチの下端近くに位置するように上記溶接トー
チと同一の駆動機構にアームを介して取り付けた主ワイ
ヤのワイヤ送給口と、上記駆動機構から分岐したアーム
にピニオンギヤを介して設けた第２の駆動機構に支持さ
れた冷却ワイヤを供給するワイヤ送給口とからなる溶接
ウィービング装置を用いることによって、ＴＩＧ溶接時
のトーチ、主ワイヤ送給口と冷却ワイヤ送給口の移動距
離を適正にコントロールして母材開先部分への溶接作業
をスムースに行う。

【０００８】

【実施例】以下、この発明をその一実施例を示す図面を
参照して詳細に説明する。図１はこの発明のウィービン
グ溶接方法にて用いるウィービング装置の平面図であ
り、図２（ａ）〜（ｃ）は図１の装置の作動を示す説明
図、図２（ｄ）はこの装置を用いて溶接を行った母材開
先部分の溶接状態を示す説明図である。図において、１
は溶接装置のレール２上に乗せられた台車であり、この
台車１には図示省略したが、モータが取り付けられてお
り、そのモータとピニオンギヤ３が接続している。そし
て、このピニオンギヤ３には第１駆動軸４がラックギヤ
５の部分で係合している。６はＴＩＧアーク溶接用トー
チであって、中心部にタングステン電極６ａが挿入さ
れ、第１駆動軸４に固定されている。７は溶加材である
主ワイヤを母材の溶接個所に送給する主ワイヤ送給口で
あって、アーム８を介して第１駆動軸４に固定されてい
る。

【０００９】また、第１駆動軸４から分岐して設けたア
ーム１０にはモータ（図示せず）に接続してピニオンギ
ヤ９が取り付けられており、このピニオンギヤ９にラッ
クギヤ１２で係合して第２駆動軸１１が設けられ、この
第２駆動軸１１に冷却ワイヤの送給口１３が取り付けら
れている。また、図２（ａ）〜（ｃ）中のＡは溶接する
母材の開先部分の溶接線中心、ＢおよびＣはそれぞれ溶
接される外側と内側の範囲を示す。なお、図２（ｄ）に
おいて、２０は母材であり、２１は母材２０の溶接され
る開先部分、２２、２３、２４はそれぞれ第１層、第２
層、第３層の溶接部分を示す。

【００１０】このような構造の装置について、その作動
を説明すると、母材の開先部分の中心溶接線Ａ上に位置
しているＴＩＧ溶接用トーチ６は、ピニオンギヤ３とラ
ックギヤ５とが噛合して摺動する第１駆動軸４によって
母材の開先部分の中心溶接線Ａを基準として内側（駆動
軸側）から外側（駆動軸と反対側）へと往復動およびウ
ィービングが可能である。また、主ワイヤの送給口７
は、上記トーチ６を固定していると同一の第１駆動軸４
にアーム１０を介して固定されてトーチの下方近くに配
置されているので、トーチ６のタングステン電極６ａと
母材間に発生するアーク熱によって、主ワイヤと母材が
溶融され、溶接が行われる。

【００１１】冷却ワイヤの送給口１３は主ワイヤの送給
口７と相対する側に、主ワイヤの送給口７と同じくトー
チの下方近くに位置するように第２駆動軸１１に固定さ
れている。そして、この第２駆動軸１１は第１駆動軸４
から分岐したアーム１０に取り付けられたモータに接続
されたピニオンギヤ９にラックギヤ１２にて係合されて
いるので、第１駆動軸４の移動とともに同一方向に移動
するほか、単独で逆方向にも移動できるようになってい
る。

【００１２】例えば、作動開始前の図２（ａ）の状態か
ら図２（ｂ）に示すようにトーチ６および主ワイヤ送給
口７を溶接線Ａから外側ＢにＸｍｍ移動させたとき、冷
却ワイヤ送給口１３を溶接線Ａから内側ＣにＹｍｍ移動
させる。即ち、主ワイヤ送給口７の位置から見たとき、
冷却ワイヤ送給口１３はＸｍｍ＋Ｙｍｍ移動させたこと
になる。また、図２（ｂ）の状態から図２（ｃ）に示す
ように、トーチ６および主ワイヤ送給口７が外側Ｂから
内側Ｃに２Ｘｍｍ移動したときは、冷却ワイヤ送給口１
３はその分だけ内側Ｃよりさらに２Ｙｍｍ内側に移動し
ているので、溶接線Ａを通って外側Ｂに４Ｙｍｍ移動さ
せる。このようにして、溶接線Ａを基準としてトーチ
６、主ワイヤ送給口７と冷却ワイヤ送給口１３を互いに
逆方向に溶接線Ａからみて同一距離移動させると、母材
開先内の主ワイヤが溶融してできた溶融池に冷却ワイヤ
を挿入することができ、かつ溶融池の熱によって冷却ワ
イヤが溶融し、溶接部の肉盛りを増すことができるとと
もに、溶融池の熱を冷却することもできる。

【００１３】ところが、溶接の作業現場においては、上
記の駆動機構を考慮せずにただ単に溶接線Ａを中心に主
ワイヤ送給口７を例えば１０ｍｍ外側Ｂに移動させ、次
に反対方向の内側Ｃに冷却ワイヤ送給口１３を１０ｍｍ
移動させればよいと思い込むことが多い。これでは第１
駆動軸４を作動してトーチ６および主ワイヤ送給口７を
溶接線Ａから１０ｍｍ外側に移動させたときに、冷却ワ
イヤ送給口１３が設けられている第２駆動軸１１のアー
ム１０が第１駆動軸４に固定されていることから冷却ワ
イヤ送給口１３も同じように１０ｍｍ外側に移動するこ
とが忘れられている。従って、上記のように反対方向の
内側に冷却ワイヤ送給口１３を１０ｍｍ移動させただけ
では冷却ワイヤ送給口１３は溶接線Ａの位置に戻るだけ
であり、これでは溶融池への冷却ワイヤの挿入は出来な
いことになる。

【００１４】このため、この発明のＴＩＧ溶接のウィー
ビング溶接方法においては、溶接の開始とともにトーチ
６および主ワイヤ送給口７と冷却ワイヤ送給口１３を移
動させるとき、それらの移動を常に母材開先部分の中心
溶接線Ａを基準として行うことを特徴としている。即
ち、図２（ａ）で示すように、溶接線Ａの中心位置にト
ーチ６と主ワイヤ送給口７がある状態で装置を作動して
不活性ガス雰囲気中でタングステン電極と母材との間で
アークを発生させ、トーチ６の移動とともに主ワイヤ送
給口７からの主ワイヤを溶融し、母材の開先部分に溶融
池を作りながら第１駆動軸４にてトーチ６と主ワイヤ送
給口７を図２（ｂ）に示す中心溶接線Ａから外側Ｂに、
例えば１０ｍｍ移動させる。これに対し、冷却ワイヤ送
給口１３は中心溶接線Ａから内側Ｃの位置に第２駆動軸
１１により１０ｍｍ移動させる。

【００１５】この操作において、冷却ワイヤ送給口１３
は、まずトーチ６および主ワイヤ送給口７の移動ととも
に中心溶接線Ａから外側Ｂに１０ｍｍ移動しているの
で、トーチ６の位置からみると、溶接線の内側Ｃまで２
０ｍｍ移動したことになる。この間に溶融された主ワイ
ヤは、開先部分に広がりながら溶融池を作っており、こ
の溶融池に内側Ｃに移動した冷却ワイヤ送給口１３から
冷却ワイヤを挿入することにより、溶融池を冷却すると
ともに冷却ワイヤが溶融して肉盛り量を増すことができ
る。

【００１６】次いで、レール２上の台車１を若干移動さ
せるとともに、トーチ６と主ワイヤ送給口７および冷却
ワイヤ送給口１３を図２（ｂ）から図２（ｃ）の位置に
移動させる。即ち、溶接作業を実施しつつトーチ６と主
ワイヤ送給口７を溶接線Ａの外側Ｂから内側Ｃへ移動さ
せる。これに対して冷却ワイヤ送給口１３は溶接線Ａの
内側Ｃから外側Ｂへ移動させる。この場合のトーチ６と
主ワイヤ送給口７は溶接線Ａの外側Ｂから中心溶接線Ａ
を通って内側Ｃへ２０ｍｍの移動であるのに対し、冷却
ワイヤ送給口１３は溶接線Ａの内側Ｃから中心溶接線Ａ
を通って外側Ｂまで４０ｍｍを移動させる。そして、冷
却ワイヤ送給口１３からの冷却ワイヤはその位置で溶融
池に挿入されて溶融池を冷却するとともに冷却ワイヤが
溶融されて母材の熱歪みを生じることなく母材開先部分
の肉盛りを増すことができる。

【００１７】その後、台車を少しづつ移動させながら上
記した操作を繰り返すことによって図２（ｄ）に示すよ
うに、母材２０の開先部分２１に溶接第３層２４が形成
される。

【００１８】上記したように、この発明のウィービング
溶接方法はトーチおよび主ワイヤ送給口が第１駆動軸に
固定され、冷却ワイヤ送給口は第２駆動軸に固定されて
いるが、第２駆動軸はまず第１駆動軸と連動して作動
し、その後に単独で作動するという作動機構を有するも
のであり、溶接各層を形成するにあたり、各層における
トーチ、主ワイヤ送給口、冷却ワイヤ送給口のそれぞれ
の移動量を開先の大きさ、角度、溶接スピードなどをも
考慮して各層の形成開始時に中心溶接線を基準とした相
対移動モードとして設定し、これをマイクロコンピュー
タに入力処理し、自動制御できるようにしておけばよ
い。また、冷却ワイヤ送給口の移動量の設定を上記のよ
うなトーチ、主ワイヤ送給口との関連によらず、それぞ
れの移動量を絶対量としてその都度設定入力する絶対移
動モードとしてもよい。さらに、上記ではモータと第１
駆動軸およびモータと第２駆動軸との係合をピニオンギ
ヤとラックギヤで行っているが、ベルトやチエーン等に
よって係合させてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は溶接ト
ーチ、主ワイヤのワイヤ送給口、冷却ワイヤのワイヤ送
給口などから構成されたウィービング溶接方法であっ
て、溶接トーチと主ワイヤのワイヤ送給口を同一の駆動
軸で作動させ、冷却ワイヤのワイヤ送給口を上記の駆動
軸で固定させながら、他の駆動軸にても作動できるよう
にしたことによって、主ワイヤの溶融で母材の開先部分
に形成された溶融池に冷却ワイヤを容易に挿入すること
ができ、冷却ワイヤのワイヤ送給口の移動量の設定を容
易にしたことによって溶接作業を迅速に行うことができ
ること、などの効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で用いる溶接ウィービング装置の平面
図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す装置の作動状態を
示す説明図であり、（ｄ）はこの発明で母材の開先部分
に得た溶接層の説明図である。

【符号の説明】

４ 第１駆動軸 ６ 溶接用トーチ ６ａ タングステン電極 ７ 主ワイヤ送給口 １１ 第２駆動軸 １３ 冷却ワイヤ送給口 ２０ 母材 ２１ 開先部分 ２２ 溶接層 ２３ 溶接層 ２４ 溶接層 Ａ 中心溶接線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接トーチと該溶接トーチを駆動する同
   一の駆動機構に固定された主ワイヤのワイヤ送給口、お
   よび上記同一の駆動機構に固定され、なお且つ独立した
   他の駆動機構にて作動する冷却ワイヤのワイヤ送給口と
   からなる溶接ウィービング装置による母材の溶接を、上
   記主ワイヤのワイヤ送給口と冷却ワイヤのワイヤ送給口
   の移動距離を溶接母材の溶接線を基準として相対的に設
   定する相対移動モードあるいは上記両ワイヤ送給口の移
   動距離を夫々別個に設定する絶対移動モードによって行
   うことを特徴とするウィービング溶接方法。